Природа химической связи. Кривые потенциальной энергии

Атом всех элементов могут соёдиняться друг с другом или с другими атомами, образуя устойчивые частицы. Их устойчивость является следствием образования между атомами химических связей. Квантовая механики впервые предложила решение вопроса

о природе химической связи.

В настоящее время принято различать химические связи пяти видов: ионную, ковалентную, металлическую, водородную и Ван-дер-ваальсовые взаимодействия. Такая классификация связана с введением определенных упрощений и обусловлена отсутствием единой теории, способной одновременно описать все молекулы. Следует, однако, что природа химических сил во всех типах связи одна и та же – электрические взаимодействия между электронами и ядрами. Отнесение химической связи в конкретной молекуле к тому или иному виду не всегда является простой задачей. Приходится принимать во внимание совокупность химических и физических свойств. Связи первых трех видов по своей прочности во много раз превосходят связи двух последних видов.

Рассмотрим несколько наиболее общих признаков химической связи на примере образования двухатомной молекулы (любой, например, или). Определяющими факторами являются межядерное расстояние () и энергия взаимодействия атомов (). На рис.2,1 показано изменение энергии в системе из двух постепенно сближающихся атомов. Вначале атомы разделены большим расстоянием, и энергия их взаимодействия близка к нулю (область 1). При сближении атомов между ними возникает слабое Ван-дер-ваальсово взаимодействие (область 2). Когда межядерное расстояние становится соизмеримо с размерами электронных оболочек атомов (область 3), между атомами появляются два конкурирующих взаимодействия. Во-первых, притяжение, действующее между ядрами одного и электронами другого атома. Во-вторых, отталкивание, действующее между одноименно заряженными ядрами и электронами обоих атомов. Вначале преобладает притяжение, и энергия продолжает уменьшаться вплоть до образования стабильной молекулы при. Минимумом на кривой, глубина которого равна, показывают тот выигрыш в энергии, которым сопровождается объединение изолированных атомов в молекулу. При дальнейшем сближении атомов (область 4) начинают преобладать силы отталкивания, резко возрастающие на близких расстояниях. Таким образом, из рис. 2,1 следует, что молекулы типа могут быть количественно охарактеризованы:

1. равновесным межядерным расстоянием,

2. энергией связи (энергией диссоциации).

Дата добавления: 2014-10-23